Российские ученые создали датчики механических напряжений принципиально нового типа
Исследователи из Института металлургии и материаловедения им. академика А.А. Байкова РАН (ИМЕТ РАН) первыми в мире разработали и запатентовали новый вид тензодатчиков — аморфные датчики нагрузок. Устройства предназначены для измерения механических напряжений в протяженных объектах, таких как трубопроводы, мосты, рельсы или несущие конструкции зданий, и позволяют вести мониторинг состояния объектов в режиме реального времени.
Для обеспечения безопасной эксплуатации ответственных конструкций требуется мониторинг их технического состояния в режиме реального времени. Для измерения механических напряжений используют разные виды датчиков: тензометрические, струнные, оптико-волоконные. Однако все они имеют небольшие размеры и устанавливаются локально, что не позволяет осуществлять контроль нагрузок по всей длине многометровых объектов.
В отличие от традиционных датчиков, которые фиксируют напряжения лишь в отдельных точках, предложенные авторами изобретения аморфные датчики способны контролировать нагрузки на больших расстояниях. В качестве чувствительного тензоэлемента в них использованы тонкие (размером с человеческий волос) аморфные ферромагнитные провода диаметром 20–120 микрометров, встраиваемые в стеклопластиковую ленту.
При появлении усилий растяжения, сжатия, изгиба или кручения эти нагрузки передаются на аморфный микропровод и изменяют его электрическое сопротивление. Выходной сигнал с датчика через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и дополнительные устройства (контроллер, WiFi-роутер, линии релейной связи) передается на персональный компьютер или смартфон.
Разработчики отмечают — преимуществами аморфных датчиков нагрузок являются малые размеры, простота крепления или введения в композиты, возможность изготовления протяженных и площадных (сеточных) датчиков, контактный и бесконтактный съем сигнала, использование недорогих анализаторов. Большая длина аморфного провода как тензочувствительного элемента позволяет в онлайн режиме проводить измерения механических напряжений в протяженных объектах и конструкциях.
Датчики, встроенные в трубы, несущие балки крыш, железнодорожные рельсы, уже успешно прошли испытания.